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汽车是怎样跑起来的 [:1700046539]
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3.4.5 使用三个齿轮的行星齿轮
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液力变扭器的后面是变速器，这一变速器内的齿轮不同于手动变速器中的普通齿轮（正齿轮）组合。
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自动变速器中使用的齿轮是行星齿轮（图3.11，照片3.1）。齿轮的组合类似于太阳系的行星围绕着太阳公转，所以叫做行星齿轮（planetary gear）。
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图3.11 行星齿轮※中间是太阳齿轮，周围是三个小齿轮，外侧是内齿圈
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照片3.1 行星齿轮※左边是内齿圈，中间是装在行星架中的小齿轮，右边是太阳齿轮。照片由加特可1提供。
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1 JATCO株式会社，世界最大自动变速箱的生产厂家之一，主要产品为汽车用有级变速箱(AT)和无级变速箱(CVT)。——译者注
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行星齿轮组合有利于汽车进行自动变速。然而由于通常是很多齿轮同时啮合旋转，摩擦也就随啮合的齿轮数量相应增加。在这一点上，由于使用正齿轮的手动变速器中传递旋转的齿轮组合往往只有一组，也就能够减少齿轮啮合产生的摩擦所带来的损耗。因此手动变速器不用行星齿轮，而是使用正齿轮。
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我再详细说一下行星齿轮。行星齿轮的中间是太阳齿轮，类似于太阳系中太阳所处的位置。周围排列着小齿轮，相当于行星。在最外面围绕着这些齿轮的是内齿圈。
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要理解各个齿轮之间是如何相互作用的或许有些难。如果你觉得很难理解，只需要记住一点，即在自动变速器中，是通过区别使用行星齿轮的三种齿轮进行自动变速的。接下来，你可以直接看3.5节的内容了。
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3.4.6 利用两个齿轮的组合进行齿轮切换
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那么，想要详细了解行星齿轮运作方式的读者，就来听我讲解一下吧。一套行星齿轮包括太阳齿轮、小齿轮和内齿圈这三种。如图3.11所示，小齿轮有三个，由里侧的框架（行星架）串起。当行星齿轮横向旋转时，三个小齿轮保持着一定的间隔共同移动。
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变速时，只使用太阳齿轮、小齿轮和内齿圈中的两种齿轮，剩下的一种固定不动。关于如何只固定三种齿轮中的一种，我会在介绍完自动变速的结构后再进行说明。在行星齿轮中，是通过改变两种动态的齿轮进行切换的。
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举一个具体的例子来说明。首先，保持外围的内齿圈固定不动，让发动机的旋转力传递至太阳齿轮使其转动。接着，与太阳齿轮啮合的小齿轮一边横向移动一边转动。此时，小齿轮在各自自转的同时，一起围绕着太阳齿轮公转。这就是1档的齿轮组合（图3.12）。借助行星架的转动，小齿轮的公转传递到驱动轮，使汽车发动。
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图3.12 行星齿轮中的直径关系※假设太阳齿轮的半径为1，小齿轮的半径为2（从太阳齿轮的中心算起），内齿圈的半径为3。行星齿轮通过切换输入和输出的齿轮改变齿轮的半径比。
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接着，固定中间的太阳齿轮，发动机的旋转就传递到了小齿轮上。小齿轮自转的同时围绕太阳齿轮公转，带动外围的内齿圈转动。这是2档。
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然后，让所有齿轮开始转动，不久3个齿轮的转速就相同了。也就是说，大小齿轮在尺寸上的不同并没有引起减速，而是将发动机的旋转力原原本本地传递到了驱动轮。这时，发动机的旋转力无论传递到哪个齿轮，都能不减速、无损耗地传递到车轮。即处于发动机的旋转力无损耗地传递到驱动轮的直接传递状态，减速比为1：1。这是3档。
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接下来与2档相同也是固定太阳齿轮，但需要让发动机的旋转传递到内齿圈。随后，小齿轮在自转的同时公转，形成大齿轮带动小齿轮的关系，类似于齿轮比反过来成为1：2的状态。这是4挡。
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当与1档同样固定了内齿圈时，将发动机的旋转力传递到小齿轮，从而带动太阳齿轮转动，也体现了大齿轮带动小齿轮的关系。这就选定了5挡的齿轮组合。但4挡和5挡时，齿轮比会小于1，即齿轮转速快于发动机转速，我们称之为超速挡。
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自动变速器诞生时，3档变速是主流。这是因为当时不使用4挡和5挡这两个超速档，只用最初的1~3挡。后来出现的5挡和6挡自动变速器同时使用了两组行星齿轮。
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之前我说过，即使看着图，也很难理解在行星齿轮中该让哪个齿轮固定、让哪个齿轮转动，从而带动哪个齿轮转动。但就基本方法来说，这与在手动变速器中通过变换大小齿轮的组合改变齿轮比并无二致。